액체류 주입장치(Liquid Injection Device) - 국내 등록, PCT 출원
일반적으로 액체류(약물, 시술이나 진단을 위한 다양한 시약, 세포치료제, 줄기 세포 등)를 생체의 조직층에 주입하기 위해서는, 주사기(Syringe)의 니들을 생체의 조직층에 삽입한 후, 주사기에 힘을 가해 주사기에 수용된 액체류를 조직층에 주입한다. 그런데, 조직층에 삽입되는 니들의 깊이는, 주사기를 조작하는 사람 손의 힘으로 조절되기 때문에, 조직층에 대한 니들의 정교한 깊이 조절이 어려울 수 있다. 또한, 단위 시간당 액체류의 주입량이 부족하면, 니들의 직경을 크게 하여 세포 주입량을 증가시킬 수 있지만, 니들의 직경이 커지면, 조직층에 삽입되는 니들의 조절 가능한 깊이(depth)가 줄어들 수 있다.
또한, 주사기를 통해 액체류를 생체의 조직층에 주입할 때, 주사기에 의한 니들 구멍이 생체에 발생되거나, 니들의 길이가 길기 때문에 생체의 굴곡 부위를 따라 이동이 쉽지 않고, 니들이 휘어버릴 수 있다. 특히, 생체 조직층에는 수백 마이크로 두께 내에 다양한 조직층이 분포되어 있는데, 주사기를 통해서는 원하는 조직층에 액체류를 정확하게 주입하기 쉽지 않다.
한편, 내시경의 헤드에 마련된 니들 채널을 통해 생체의 타겟에 약물을 전달하는 다양한 방법이 존재하며, 이때, 시술자는 내시경을 통해 생체의 타겟을 보면서 니들을 통해 생체 내장의 타겟으로 약물을 전달할 수 있다. 그런데, 생체의 타겟이 방광 및 대장 등과 같이 매우 좁은 공간에 위치하는 경우, 내시경의 굴곡 반경 및 굴곡 공간이 제한됨에 따라, 내시경의 헤드에 마련된 니들을 생체의 타겟에 수직하게 입사시킬 수 없으므로, 니들을 통해 약물을 생체의 타겟에 효과적으로 전달할 수 없는 문제점이 있었다.
위에서 상술한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 형태의 액체류 전달장치를 개발하였다. 액체류 주입 장치는 생검 채널에 입출 가능하게 마련되고, 액체류의 이동 경로를 제공하는 카테터 및 카테터에 마련되어, 액체류를 생체의 타겟에 주입하기 위한 복수의 니들을 구비하는 니들 어레이를 포함한다. 또한 카테터의 헤드는 카테터의 중심 축선에 대해 경사지게 형성된 경사부를 포함하며, 복수의 상기 니들은 상기 경사부로부터 돌출되도록 마련될 수 있다. 이러한 발명으로 인하여 생체의 타겟이 방광 및 대장 등과 같이 매우 좁은 공간에 위치하는 경우에도, 니들을 통해 액체류를 생체의 타겟에 효과적으로 전달할 수 있는 액체류 주입 장치를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
▲그림 1. 액체류 주입장치의 도안과 액체류 주입장치를 이용한 액체류 주입 과정의 묘사 도안
▲그림 2. 생체 조직층에 따른 액체류 주입 깊이를 조절하기 위한 다양한 깊이의 니들 어레이
※ 김준기 교수는 2014년부터 우리 병원 융합의학과 및 의공학 연구소에 재직 중이다.
현재 융합의학과 조교수로 미세광학, 분광 및 의공학 융합기술 개발에 매진하고 있다. 다양한 광학 기술 기반 연구와 함께, 다수의 국책 과제를 수행 중에 있다.